พื้นฐานเกี่ยวกับสเปคแบตเตอรี่เบื้องต้น

ก่อนไปดูเรื่องสเปคแบตเตอรี่ TARADFILTER ขอแนะนำวัสดุที่ใช้ในการผลิตแบตเตอรี่แต่ละชนิดให้รู้จักคร่าวๆก่อน โดยแต่ละชนิดจะมีข้อดี และข้อจำกัดที่แตกต่างกันไป ในแต่ละการใช้งานจึงต้องเลือกใช้ให้เหมาะสม

วัสดุที่ใช้ทำแบตเตอรี่มีหลายประเภทมาก เช่น  Lead–acid, Nickel–cadmium (NiCd), Nickel–metal hydride (NiMH), Lithium-ion (Li-ion), and Lithium-ion polymer (Li-ion polymer) ฯลฯ

• Lithium Polymer เป็นประเภทแบตฯที่เบาที่สุดในตลาด หรือมีความหนาแน่นของพลังงานเทียบกับน้ำหนักสูงที่สุด แต่ก็มาด้วยข้อเสียที่วัสดุนี้จะแพง และหากชาร์จเกิน 14.4V เป็นเวลาติดต่อกัน แบตเตอรี่ชนิดนี้จะติดไฟทันที เวลาใช้งานแบตเตอรี่ประเภทนี้จึงต้องมีอุปกรณ์เสริมที่คอยควมคุมไฟติดมาด้วยเสมอ นอกจากนี้ยังต้องทำงานในอุณหภูมิที่กำหนด แต่แบตเตอรี่ประเภทนี้จะเหมาะมากในการใช้งานกับอุปกรณ์ที่มีน้ำหนักเบาเช่น โดรน หรือ มือถือ

• แบตเตอรี่อีกประเภท Lithium Iron Phosphate ( LiFePO4 ) ซึ่งจะไม่ติดไฟ แต่ก็ยังต้องชาร์จในช่วงโวลท์ที่เหมาะสม ไม่งั้นเซลล์แบตเตอรี่จะเสียหายได้ แบตเตอรี่ชนิดนี้จะหนักกว่า Lithium Polymer เราจึงพบบ่อยในการใช้งานที่ใหญ่กว่า เช่น E-Scooter มอเตอร์ไซค์ หรืออุปกรณ์ Outdoor ต่างๆ

• ถ้าไม่อยากวุ่นวายกับการคุมกระแสการชาร์จไฟ แบตเตอรี่ตะกั่วกรด Seal Lead-Acid Battery หรือ SLA จะเหมาะกับการใช้งานมากกว่า เพราะสามารถทนอุณหภูมิได้กว้างกว่า แต่จะใหญ่ และหนักมาก แบตเตอรี่ชนิดนี้จะใช้บ่อยในรถยนต์ มอเตอร์ไซค์ ฯลฯ

การเปรียบเทียบสเปคแบตเตอรี่ เหล่านี้ดูได้หลายอย่าง เช่น โวลท์เตจ ความจุ และกำลังวัตต์ หรือในบางอุตสาหกรรมจะมีค่าที่เรียกว่า C-Rating ด้วย

บทความนี้เราจะอธิบายการวัดค่าความจุแบตเตอรี่กัน

หน่วยของความจุแบตเตอรี่มอเตอร์ไซค์หรือรถยนต์ที่เจอบ่อยคือ Ah (Amp Hour) หรือ mAh ( milli Amp Hour )

อย่างแรกที่ต้องเข้าใจก่อนคือ Amps ไม่เท่ากับ Amp-hours

1 Ampere คือหน่วยวัดของกระแสไฟฟ้า หรือคือปริมาณที่อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ ส่วน Amp-hours คือหน่วยวัดความจุแบตเตอรี่ว่าแบตเตอรี่นั้นๆจะเก็บประจุหรือชาร์จประจุได้เท่าไหร่

ยกตัวอย่างแบตเตอรี่AA ด้านล่างที่มีความจุ 2000mAh หรือ 2Ah หมายความว่าในสภาวะอุดมคติ แบตเตอรี่ตัวนี้จะสามารถจ่ายกระแส 2A เป็นเวลา 1 ชั่วโมง หรือ จ่ายกระแส 1A ในเวลา 2 ชั่วโมง หรือจ่ายกระแส 0.5A ในเวลา 4 ชั่วโมง ตามสูตรด้านล่าง

แบบนี้แปลว่าแบตเตอรี่ที่ระบุว่า 2000mAh สามารถจ่ายไฟ 120A ใน 1 นาทีรึเปล่า เมื่อมาทดสอบดูแล้วเราพบว่าแบตเตอรี่นี้สามารถจ่ายไฟได้สูงสุดแค่ 9A เท่านั้นตามภาพด้านล่าง แถมยังทำให้แบตเตอรี่ความร้อนสูงขึ้นมากอีกด้วย

เพราะฉะนั้นการจะเข้าใจความสามารถในการจ่ายไฟของแบตจริงๆต้องมาดูที่ Datasheet คู่ด้วย เราจะพบว่าแบตเตอรี่นี้มีความต้านทานภายในอยู่ประมาณ 25m Ω ( ที่1000Hz ) ซึ่งเป็นข้อจำกัดของการทำปฏิกิริยาทางเคมีภายในของแบตเตอรี่ ซึ่งจำกัดปริมาณประจุที่แบตเตอรี่นี้สามารถปล่อยออกมาได้อีกที

แล้วแบตเตอรี่นี้ปล่อยความจุได้เท่าไหร่บ้าง

ถ้าเราดูที่ Spec sheet ของแบตเตอรี่ตาม Discharge Curves เราจะพบว่าแบตเตอรี่รุ่นนี้สามารถปล่อยประจุได้ระหว่าง 0.4A - 4A เท่านั้น

นอกจากนี้จะเห็นว่าความจุสูงสุดของแบตเตอรี่จะตกตามปริมาณไฟที่ถูกคายประจุ โดยยิ่งคายประจุมาก ความจุสูงสุดของแบตเตอรี่ก็จะยิ่งตกมาก และยิ่งคายประจุมาก โวลท์ของแบตเตอรี่ก็จะยิ่งตกมากตามไปด้วย เพราะฉะนั้นเลขความจุ ( ในตัวอย่างเลข 2000mAh ) บนแบตเตอรี่จึงทำหน้าที่ได้เป็นแค่ไกด์คร่าวๆว่าแบตเตอรี่นั้นๆจะดึงกระแสออกมาได้ประมาณเท่าไหร่ในภาวะอุดมคติในหนึ่งชั่วโมง แต่การใช้งานจริงอาจจะไม่ถึงตามความจุที่ระบุไว้ก็ได้

หมายเหตุ: อย่างที่ทุกท่านทราบกัน แบตเตอรี่ 1A ไม่ได้จะปล่อยกระแสออกมา 1A ตลอดเวลา แต่จะปล่อยตามปริมาณที่โหลดนั้นๆดึงตามความต้านทางของโหลดนั้นๆ

คราวนี้มาดูตัวอย่างต่อไปเทียบแบตเตอรี่ 1.2V ในรูปด้านขวา กับแบตเตอรี่ 9.6V ในรูปด้านซ้าย แน่นอนว่าแบตเตอรี่สองอันนี้ต่อให้ความจุเท่ากัน แต่จะให้กำลังไฟไม่เท่ากันโดยกำลังไฟที่แบตเตอรี่ให้ได้จะติดเป็นวัตต์ ตามสูตรด้านล่าง

ตัวเลข Wh หรือ kWh ก็เป็นอีกหน่วยนึงที่เราสามารถเอามาเทียบสเปคแบตเตอรี่ได้

ติดตามบทความใหม่ๆจากเราได้ทางไลน์@ ด้านล่าง

ขอบคุณวีดีโอดีๆจาก : Afrotechmods